Acht onderzoekers TU Delft op lijst van Highly Cited Researchers

Dr. Stan Brouns (1978) is gefascineerd door de interactie tussen microben en hun virussen. Hij doet fundamenteel onderzoek naar resistentiemechanismen van bacteriofagen, zoals CRISPR-Cas. De laatste tijd is er veel media-aandacht voor bacteriofagen, want deze minuscuul kleine virusdeeltjes zijn heel bedreven in het doden van bacteriën. Mogelijk kunnen we ze daarom ook inzetten bij de bestrijding van bacteriële infecties. Doordat er steeds meer antibioticaresistente bacteriën opduiken, is het werk dat Stan Brouns doet even belangrijk als actueel. Gesteund door het Universiteitsfonds haalde hij geld op voor het aanleggen van een verzameling van fagen die verschillende soorten bacteriën kunnen doden. Deze ‘fagenbibliotheek’ brengt de behandeling van patiënten met een infectie waar antibiotica geen vat op krijgen dichterbij. Net zo actueel is trouwens het onderzoek dat de groep van Stan Brouns doet naar de werking van biologische systemen zoals CRISPR-Cas, waarmee experts DNA kunnen herschrijven. Met behulp van dit moleculaire gereedschap kunnen we in de nabije toekomst mogelijk genetische aandoeningen uit ons DNA wissen.

Prof. dr. Cees Dekker (1959) is van huis uit natuurkundige. Hij verwierf wereldfaam met zijn onderzoek naar de eigenschappen van koolstofnanobuisjes, waarvoor hij onder meer de Spinozapremie (2003) won. In de daaropvolgende jaren mocht hij een rits andere prijzen in ontvangst nemen, waaronder de Prijs Akademiehoogleraren (2015), de Nanosmat Prize (2017) en de Leermeesterpijs van de TU Delft (2018).  Rond 2000 maakte Cees Dekker de overstap naar de biologie, die hij – het bloed kruipt waar het niet gaan kan – uiteraard door een natuurkundige bril bekijkt. Met nanotechnologie, zoals nanogaatjes en moleculaire pincetten, bestudeert hij biomoleculen op het enkel-molecuulniveau. Zo ontdekte hij recent hoe condensin-motoreiwitten lusjes trekken in DNA, wat een van de fundamentele organiserende principes is waarmee chromosomen zijn opgebouwd. Momenteel werkt Dekker samen met collega’s uit verschillende landen en vakgebieden aan een uitdagende en tot de verbeelding sprekende missie: het bouwen van een levende synthetische cel uit levenloze componenten. De constructie van zo’n ‘kunstcel’ vereist veel fundamenteel onderzoek, want voordat je cellen kunt nabouwen, moet je eerst begrijpen hoe zo’n zakje moleculen precies werkt. Cees Dekkers’ huidige onderzoek richt zich vooral op processen die te maken hebben met de deling en ruimtelijke organisatie van cellen.

Prof. dr. Jorge Gascon (1977) begeeft zich als onderzoeker op het grensvlak van chemical engineering en materiaalkunde. Hij is net als zijn oud-collega en voormalig sectieleider Freek Kapteijn (die hieronder genoemd staat) gespecialiseerd in de katalyse. Katalysatoren zijn stoffen die chemische reacties versnellen zonder zelf te veranderen, en katalyse speelt een onzichtbare maar uiterst belangrijke rol bij de productie van brandstoffen en basischemicaliën voor allerlei soorten consumentenproducten, zoals medicijnen en schoonmaakmiddelen. Het werk dat Jorge Gascon doet raakt dus indirect de levens van een grote groep mensen. Gascon wordt gezien als een zeer talentvolle wetenschapper. In zijn relatieve korte carrière sleepte hij al verschillende persoonlijke beurzen in de wacht, en kon hij al meer dan 230 publicaties op zijn naam schrijven. Daarnaast bezit hij zes patenten en schreef hij het boek ‘Metal Organic Frameworks as Heterogeneous Catalysts’. In 2013 won hij de ExxonMobil Chemical European Science and Engineering Award. Jorge Gascon heeft tegenwoordig een vaste aanstelling bij de King Abdullah University of Science and Technology in Saoedi-Arabië, maar is ook nog steeds verbonden aan de TU Delft. 

Prof. dr. Freek Kapteijn (1952) is als (co-)auteur van ruim 600 publicaties met recht een expert op het gebied van de chemische technologie te noemen. Maar waar hij misschien wel het meest trots op is, zijn de vele promovendi die hij door de jaren heen heeft begeleid. In totaal trad hij meer dan vijftig keer op als (co-)promotor. Freek Kapteijn heeft daarnaast belangrijke bijdragen geleverd aan het integreren van katalyse en reactorontwerp, waarmee hij de chemische industrie heeft geholpen om duurzamer te opereren. Freek Kapteijn is medegrondlegger van het vakgebied Catalysis Engineering en was lange tijd hoofd van een sectie met dezelfde naam binnen de onderzoeksafdeling Chemical Engineering. Voor zijn werk kreeg hij de Hoogewerff Gouden Medaille, een prestigieuze oeuvreprijs. De afgelopen jaren bestudeerde Freek Kapteijn samen met Jorge Gascon zeolieten, veelzijdige mineralen die onder meer als waterverzachters in wasmiddel zitten en interessant zijn voor scheikundigen vanwege hun katalytische, adsorptie- en scheidingseigenschappen. Ook stortte het productieve duo zich op zogeheten metal organic frameworks (MOF’s), door Delta ‘bouwdozen voor chemici’ genoemd. Onlangs ging Freek Kapteijn officieel met pensioen, maar op zijn lauweren rusten past hem niet. Hij is nog steeds actief, onder meer in een Europees onderzoeksprogramma van tien miljoen euro rondom de afvang van CO₂ met behulp van de bovengenoemde MOF’s.

Prof. dr. Leo Kouwenhoven (1963) schakelt moeiteloos tussen de normale, alledaagse realiteit en de exotische wereld van de quantummechanica, waar de klassieke wetten van de natuurkunde niet opgaan en katten in dichte dozen tegelijkertijd dood en levend zijn. In 2007 ontving hij voor zijn quantumonderzoek de Spinozapremie. Hij haalde het wereldnieuws toen hij in 2012 aankondigde dat zijn onderzoeksgroep aan de uiteinden van een nanodraad het langgezochte Majoranadeeltje had gevonden. Dit quasideeltje kan dienen als quantum bit (of ‘qubit’), de bouwsteen voor een toekomstige quantumcomputer. Onderzoekers van het prestigieuze instituut QuTech, waar Leo Kouwenhoven medeoprichter van is, werken op dit moment aan een qubit gebaseerd op vier Majoranadeeltjes. Omdat het inmiddels wel duidelijk is dat een quantumcomputer echt te bouwen is, verschuift de focus steeds meer van fundamenteel onderzoek richting de daadwerkelijke engineering van de computer van de toekomst. Niet voor niets zijn techreuzen zoals Intel en Microsoft innige samenwerkingen met QuTech aangegaan. Leo Kouwenhoven trad eind 2016 in dienst van het laatstgenoemde bedrijf, maar blijft als hoogleraar verbonden aan de TU Delft. 

Prof. dr. ir. Mark van Loosdrecht (1959) bestudeert microbiële ecologie en gebruikt die kennis om afvalwater beter te zuiveren en grondstoffen eruit terug te winnen. Zijn team ontwikkelde Nereda, een innovatieve technologie voor de zuivering van afvalwater met behulp van micro-organismen. Normaal gesproken vormen bacteriën die gebruikt worden voor afvalwaterzuivering vlokken. Mark van Loosdrecht ‘trainde’ ze om samen te klonteren tot korrels. Die bezinken sneller, wat het zuiveringsproces goedkoper en efficiënter maakt. Inmiddels wordt de technologie over de hele wereld gebruikt. De groep van Mark van Loosdrecht onderzoekt nu hoe je nuttige grondstoffen uit afvalstromen kunt winnen. In afvalwater dat met de Nereda-technologie is gezuiverd, zit bijvoorbeeld een biopolymeer dat allerlei handige eigenschappen heeft. Kaumera, zoals het gedoopt is, kan bijvoorbeeld dienen als betoncoating, waardoor het tientallen jaren langer meegaat. Zijn wetenschappelijke verdiensten leverden Mark van Loosdrecht onder meer de Simon Stevin Meestertitel (2013), de Spinozapremie (2014) en recentelijk ook de prestigieuze Stockholm Water Prize op.

Prof. dr. Gary Steele (1976) is een talentvolle nanotechnoloog en, zoals hij het zelf noemt, een ‘hardware guy’. Zijn onderzoek spitst zich met name toe op de fabricage van quantumelektronica - ook wel ‘quantum circuits’ genoemd. Hij richt zich daarbij op drie pijlers: mechanica, het simuleren van problemen in de quantumfysica en het onderzoeken van nieuwe materialen. Momenteel is de belangrijkste focus van zijn groep het maken van een superpositie van een massief object. Wat dat betekent? Denk bijvoorbeeld aan een koffiekopje dat zich tegelijkertijd op tafel en in de vaatwasser bevindt. Ook wil hij binnenkort netwerken van oscillatoren (een soort slingers) gaan bouwen die zich in quantum-superpositie bevinden. In theorie kunnen dit soort netwerken zelf een antwoord vinden als je ze bepaalde quantumproblemen voorschotelt. Daarnaast wil Gary Steele zijn quantum circuits gaan gebruiken om de invloed van zwaartekracht op de quantummechanica te meten. De twee zouden volgens sommige experts niet samengaan, maar er zijn nu nog geen experimenten om deze theorie te testen. Steele wil daar verandering in brengen.    

Prof. dr. Herre van der Zant (1963) houdt zich bezig met nano-elektronica, ook wel moleculaire elektronica genoemd. Elektronica, maar dan dus heel klein? Dat klopt, maar daar eindigt de vergelijking met de ‘normale’ elektronica wel zo’n beetje. Want op de allerkleinste schaal steken allerlei quantumeffecten de kop op waarvan je bij grotere elektronica geen last hebt. Al is ‘last’ misschien niet het juiste woord. Nieuwe effecten openen namelijk nieuwe deuren, en doorgaans worden onderzoekers daar juist blij van. Wat zich precies achter die nieuwe deuren bevindt is alleen nog niet duidelijk. De groep van Herre van der Zant fabriceert daarom niet alleen nano-elektronica, wat op zich al een kunststukje is, maar doet ook pionierend onderzoek naar de eigenschappen van dingen als spintransistors, mechanisch regelbare breekjuncties en nano-elektrodes. En natuurlijk naar de materialen waar dit soort moleculaire elektronica van gemaakt wordt. Een goed voorbeeld van een toepassing waar Herre van der Zant aan werkt zijn nieuwe, betere en goedkopere sensoren op basis van grafeen, het veelgeprezen materiaal dat slechts één atoom dik is. Waarschijnlijk kun je dit soort mini-sensoren over een aantal jaren in je smartphone vinden.